JPH06234521A - 透明導電膜およびその製造方法 - Google Patents
透明導電膜およびその製造方法Info
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- JPH06234521A JPH06234521A JP19048093A JP19048093A JPH06234521A JP H06234521 A JPH06234521 A JP H06234521A JP 19048093 A JP19048093 A JP 19048093A JP 19048093 A JP19048093 A JP 19048093A JP H06234521 A JPH06234521 A JP H06234521A
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Abstract
ともにITO膜と同等の導電性を有し、かつITO膜よ
りも耐湿性に優れている透明導電膜を提供する。 【構成】 本発明の透明導電膜は、インジウムと亜鉛と
の非晶質酸化物からなり、InとZnの原子比がIn/
(In+Zn)=0.55〜0.75であることを特徴
とする膜、またはインジウムと亜鉛、およびSn,A
l,Sb,GaおよびGeからなる群より選択される少
なくとも1種の第3元素との非晶質酸化物からなり、I
nとZnの原子比がIn/(In+Zn)=0.55〜
0.75で、InとZnと第3元素の合量に対する前記
第3元素の割合が20at%以下であることを特徴とする
膜である。
Description
製造方法に関する。
あり、駆動電圧も低いことから、パソコンやワープロ等
のOA機器への導入が活発である。そして、前述のよう
な利点を有している液晶表示装置は必然的に大面積化、
多画素化、高精細化の方向に向かっており、表示欠陥の
ない高品質の液晶表示素子が求められている。高品質の
液晶表示素子を得るうえでの重要な要素の一つに透明電
極があり、この透明電極としては、現在、ITO膜が主
流を占めている。また、ITO膜は光透過性や導電性に
優れてはいるものの、耐湿性が比較的低く、湿気により
電気抵抗値が増大するという難点を有しているため、化
学的安定性の高い物質である酸化亜鉛を酸化インジウム
と組み合わせることによりITO膜よりも化学的安定性
の高い透明導電膜を得る試みがなされている。
は、酸化亜鉛を主成分とする酸化亜鉛透明導電膜中に亜
鉛原子に対してInを1〜20原子%内の特定量含有さ
せてなる耐熱性酸化亜鉛透明導電膜が開示されている。
また特公平5−6289号公報には、出発原料の段階で
の計算値でInとZnの原子比In/(In+Zn)が
0.8である酸化亜鉛添加酸化インジウム膜が開示され
ている。
開昭61−205619号公報に開示されている耐熱性
酸化亜鉛透明導電膜は、広い温度範囲にわたって電気抵
抗率の変化が小さいという利点を有するものの、電気抵
抗値がITO膜よりも高いという難点を有している。ま
た、前記特公平5−6289号公報に開示されている酸
化亜鉛添加酸化インジウム膜も、電気抵抗値がITO膜
よりも高いという難点を有している。
性に優れるとともにITO膜と同等の導電性を有し、か
つITO膜よりも耐湿性に優れている透明導電膜および
その製造方法を提供することを目的とする。
明の透明導電膜は、インジウムと亜鉛との非晶質酸化物
からなり、InとZnの原子比がIn/(In+Zn)
=0.55〜0.75であることを特徴とする(以下、
この透明導電膜を透明導電膜Iという)。
導電膜は、インジウムと亜鉛、およびSn,Al,S
b,GaおよびGeからなる群より選択される少なくと
も1種の第3元素との非晶質酸化物からなり、InとZ
nの原子比がIn/(In+Zn)=0.55〜0.7
5で、InとZnと第3元素の合量に対する前記第3元
素の割合が20at%以下であることを特徴とする(以
下、この透明導電膜を透明導電膜IIという)。
電膜の製造方法は、インジウム化合物および亜鉛化合物
をInとZnの原子比がIn/(In+Zn)=0.5
5〜0.75になる割合で溶解させたコーティング溶液
を調製し、このコーティング溶液を基板に塗布して30
0〜650℃で焼成した後に還元処理して非晶質の透明
導電膜を得ることを特徴とする(以下、この方法を方法
Iという)。
導電膜の他の製造方法は、インジウム化合物と亜鉛化合
物、およびSn化合物,Al化合物,Sb化合物,Ga
化合物およびGe化合物からなる群より選択される少な
くとも1種の第3元素化合物とを、InとZnの原子比
がIn/(In+Zn)=0.55〜0.75で、In
とZnと第3元素の合量に対する前記第3元素の割合が
20at%以下になる割合で溶解させたコーティング溶液
を調製し、このコーティング溶液を基板に塗布して30
0〜650℃で焼成した後に還元処理して非晶質の透明
導電膜を得ることを特徴とする(以下、この方法を方法
IIという)。
明の透明導電膜Iについて説明すると、この透明導電膜
Iは、上述したようにインジウムと亜鉛との非晶質酸化
物からなり、InとZnの原子比はIn/(In+Z
n)=0.55〜0.75である。ここで、前記非晶質
酸化物は、一般に組成式Inx Zn1-x Oy (式中、x
は0.55〜0.75の範囲内の数値を示し、yは化学
量論量を示す。)で表され、インジウム亜鉛酸化物中の
酸素は部分的に欠損している場合がある。また、この酸
化物には混合物、組成物、固溶体等の全ての形態の酸化
物が含まれる。
子比をIn/(In+Zn)=0.55〜0.75に限
定する理由は、前記原子比がこの範囲から外れると電気
抵抗値が大きくなるからである。In/(In+Zn)
の好ましい範囲は0.60〜0.75であり、特に好ま
しい範囲は0.65〜0.75である。また、結晶化し
たものはIn2 O3 のIn(3価)の位置にZn(2
価)が入り込んでいるため、組成が同じであっても非晶
質のものより導電性に劣るので、透明導電膜Iは非晶質
のものに限定される。
膜Iは、ITO膜に比べてエッチング特性に優れるとと
もにITO膜と同等の導電性を有しており、また、優れ
た可視光透過性を有している。そして、湿気による電気
抵抗値の増大はITO膜よりも少ない。この透明導電膜
Iはスパッタ法、CVD法等、種々の方法により製造す
ることが可能であるが、組成を正確にかつ容易に制御し
得る点から、また低コストでの製造が可能である点か
ら、後述する本発明の方法Iにより製造することが好ま
しい。
ると、この透明導電膜IIは、上述したようにインジウム
と亜鉛、およびSn,Al,Sb,GaおよびGeから
なる群より選択される少なくとも1種の第3元素との非
晶質酸化物からなり、InとZnの原子比はIn/(I
n+Zn)=0.55〜0.75、InとZnと第3元
素の合量に対する前記第3元素の割合は20at%以下で
ある。ここで、InとZnの原子比をIn/(In+Z
n)=0.55〜0.75に限定する理由は、前述した
透明導電膜Iにおける理由と同じである。透明導電膜I
の場合と同様に、In/(In+Zn)の好ましい範囲
は0.60〜0.75であり、特に好ましい範囲は0.
65〜0.75である。
定する理由は、第3元素が20at%を超えるとイオンの
散乱が起こり、膜の導電性が低下し過ぎるからである。
第3元素の好ましい割合は1〜10at%であり、特に好
ましい割合は2〜10at%である。また、結晶化したも
のは、組成が同じであっても非晶質のものより導電性に
劣るので、透明導電膜IIも非晶質のものに限定される。
膜IIは、前述の透明導電膜Iよりも高い導電性を有して
いる。また、ITO膜に比べてエッチング特性に優れる
とともに優れた可視光透過性を有している。そして、湿
気による電気抵抗値の増大はITO膜よりも少ない。こ
の透明導電膜IIもスパッタ法、CVD法等、種々の方法
により製造することが可能であるが、前述した透明導電
膜Iと同様の理由から、後述する本発明の方法IIにより
製造することが好ましい。
て説明する。まず本発明の方法Iについて説明すると、
この方法Iは、前述したようにインジウム化合物および
亜鉛化合物をInとZnの原子比がIn/(In+Z
n)=0.55〜0.75になる割合で溶解させたコー
ティング溶液を調製し、このコーティング溶液を基板に
塗布して300〜65℃で焼成した後に還元処理して非
晶質の透明導電膜を得ることを特徴とするものである。
方法Iで用いるコーティング溶液は、上述したインジウ
ム化合物および亜鉛化合物の他に、溶剤および溶液の安
定化剤を含む。
は酢酸インジウム等のカルボン酸塩、塩化インジウム等
の無機インジウム化合物、インジウムエトキシド、イン
ジウムプロポキシド等のインジウムアルコキシドが挙げ
られる。また、亜鉛化合物の具体例としては酢酸亜鉛等
のカルボン酸塩、塩化亜鉛、フッ化亜鉛、ヨウ化亜鉛等
の無機亜鉛化合物、亜鉛メトキシド、亜鉛エトキシド、
亜鉛プロポキシド等の亜鉛アルコキシドが挙げられる。
ソプロピルアルコール、2−メトキシエタノール、2−
エトキシエタノール等のアルコール類や、トルエン、ベ
ンゼン等の炭化水素等を用いることができる。また、溶
液の安定化剤としてはモノエタノールアミン、ジエタノ
ールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノールア
ミン等を用いることができる。
定量のインジウム化合物、亜鉛化合物、溶剤および安定
化剤を混合することにより行うことができる。このとき
の混合順序は特に限定されるものではない。混合はスタ
ーラー等の常法による攪拌混合でよく、このとき加熱し
てもよい。攪拌時間は0.01〜100時間が好まし
い。0.01時間未満では均一な透明溶液を得ることが
困難である。一方、100時間を超えると経済性に乏し
くなる。特に好ましい攪拌時間は0.1〜100時間で
ある。また攪拌時に加熱する場合、加熱温度は100℃
以下にすることが好ましい。100℃を超えると溶媒が
蒸発し、溶液濃度が変化する。
子比は、前述のようにIn/(In+Zn)=0.55
〜0.75に限定される。前記原子比がこの範囲から外
れると、後述する実施例および比較例から明らかなよう
に、得られる透明導電膜の電気抵抗値が大きくなる。コ
ーティング溶液におけるIn/(In+Zn)は0.6
0〜0.75が好ましく、0.65〜0.75が特に好
ましい。
nの合量の濃度は、0.01〜10mol%とすることが
好ましい。0.01 mol%未満ではコーティング1回あ
たりの膜厚が薄く、所望の膜厚を得るためには多数回の
コーティングが必要になるため、経済性に乏しくなる。
一方、10 mol%を超えるとコーティング時に膜厚にむ
らが生じる。InとZnの合量の特に好ましい濃度は
0.1〜10 mol%である。
は、0.01〜10 mol%とすることが好ましい。0.
01 mol%未満ではインジウム化合物および亜鉛化合物
の溶剤への溶解が困難になる。一方、10 mol%を超え
ると、焼成時に安定化剤が分解することにより生じる炭
素が焼成後も膜中に残存するようになり、膜の導電性を
低下させる。安定化剤の特に好ましい濃度は、0.1〜
10 mol%である。
ーティング溶液を基板に塗布した後に300〜650℃
で焼成する。基板としては用途に応じて種々のものを用
いることができるが、例えば透明基板としてはアルカリ
ガラス、無アルカリガラス、石英ガラス、透明ポリマー
等が挙げられる。なお、基板はアンダーコート層を有し
ていてもよい。アンダーコート層の具体例としてはZn
O、SiO2 、TiO2 等の薄膜が挙げられる。また、
塗布方法は特に限定されるものではなく、溶液から薄膜
を製造する際に従来より適用されている種々の方法を用
いることができる。具体例としてはスプレー法、ディッ
ピング法、スピンコート法等が挙げられる。
常圧焼成、真空焼成、加圧焼成等の方法を適用すること
ができるが、焼成温度は300〜650℃に限定され
る。焼成温度の下限を300℃に限定する理由は、30
0℃未満では溶剤あるいは安定化剤の分解により生じた
炭素が焼成後の膜中に残存し、膜の導電性を低下させる
からである。一方、焼成温度の上限を650℃に限定す
る理由は、650℃を超えると得られる膜が結晶質とな
り、膜の導電性が低下するからである。好ましい焼成温
度は300〜600℃である。
1〜10時間が好ましい。0.01時間未満では、溶剤
あるいは安定化剤の分解により生じた炭素が焼成後も膜
中に残存し、膜の導電性を低下させる。一方、10時間
を超えると経済性に乏しくなる。特に好ましい焼成時間
は0.1〜10時間である。
1回行っただけでは所望の膜厚が得られない場合には、
塗布した後に仮焼するという操作を必要回数行った後に
本焼成することが好ましい。仮焼する場合の温度は、3
00〜650℃が好ましい。300℃未満では溶剤ある
いは安定化剤の分解により生じた炭素が仮焼後も膜中に
残存し、膜の導電性を低下させる。一方、650℃を超
えると得られる膜が結晶質となり、膜の導電性が低下す
る。特に好ましい温度は300〜600℃である。
0.01〜1時間が好ましい。0.01時間未満では、
溶剤あるいは安定化剤が飛びきらず残ってしまうため、
何回塗布、仮焼を繰り返しても、前にコーティングした
膜が、次のコーティング時に溶けてしまい膜が厚くなら
ない。一方、1時間を超えると経済性に乏しくなる。
に還元処理を行う。還元方法としては還元性ガスによる
還元、不活性ガスによる還元、真空焼成による還元等を
適用することができる。還元性ガスとしては水素ガス、
水蒸気等を用いることができる。また、不活性ガスとし
ては窒素ガスやアルゴンガス、あるいはこれらのガスと
酸素との混合ガス等を用いることができる。
100℃未満では十分な還元を行うことが困難である。
一方、650℃を超えると膜が結晶質となり、膜の導電
性が低下する。特に好ましい還元温度は200〜500
℃である。還元時間は、還元温度にもよるが、0.01
〜10時間が好ましい。0.01時間未満では十分な還
元を行うことが困難である。一方、10時間を超えると
経済性に乏しくなる。特に好ましい還元時間は0.1〜
10時間である。
本発明の透明導電膜Iは、ITO膜と同等の導電性を有
しており、また、ITO膜に比べてエッチング特性に優
れるとともに優れた可視光透過性を有している。そし
て、湿気による電気抵抗値の増大はITO膜よりも少な
い。この透明導電膜Iは、液晶表示素子用電極や太陽電
池用電極等、種々の用途の電極として使用することがで
きる。
方法IIは、前述したようにインジウム化合物と亜鉛化合
物、およびSn化合物,Al化合物,Sb化合物,Ga
化合物およびGe化合物からなる群より選択される少な
くとも1種の第3元素化合物とを、InとZnの原子比
がIn/(In+Zn)=0.55〜0.75で、In
とZnと第3元素の合量に対する前記第3元素(Sn,
Al,Sb,Ga,Ge)の割合が20at%以下になる
割合で溶解させたコーティング溶液を調製し、このコー
ティング溶液を基板に塗布して300〜650℃で焼成
した後に還元処理して非晶質の透明導電膜を得ることを
特徴とするものである。
Znの原子比をIn/(In+Zn)=0.55〜0.
75に限定する理由は前述した方法Iにおける理由と同
じである。コーティング溶液におけるIn/(In+Z
n)は0.60〜0.75が好ましく、0.65〜0.
75が特に好ましい。
第3元素の割合を20at%以下に限定する理由は、20
at%を超えると得られる膜の導電性がイオンの散乱によ
り低下し過ぎるからである。第3元素の割合が20at%
以下となるように第3元素化合物を溶解させることによ
り、透明導電膜Iよりも導電性の高い透明導電膜を得る
ことができる。第3元素の割合は1〜10at%が好まし
く、2〜10at%が特に好ましい。
鉛化合物の他に、Sn化合物,Al化合物,Sb化合
物,Ga化合物およびGe化合物からなる群より選択さ
れる少なくとも1種の第3元素化合物を所定量溶解させ
てコーティング溶液を調製する点で前述した方法Iと異
なる。他の点、すなわち、インジウム化合物および亜鉛
化合物の種類やコーティング溶液の調製方法、基板の種
類、焼成方法、および還元方法については方法Iと同じ
である。なお、コーティング溶液におけるInとZnと
第3元素の合量の濃度は、方法Iと同様の理由から、
0.01〜10 mol%が好ましく、特に0.1〜10 m
ol%が好ましい。
Sn化合物の具体例としては酢酸錫(2価)、ジメトキ
シ錫、ジエトキシ錫、ジプロポキシ錫、ジブトキシ錫、
テトラメトキシ錫、テトラエトキシ錫、テトラプロポキ
シ錫、テトラブトキシ錫、塩化錫(2価)、塩化錫(4
価)等が挙げられる。また、Al化合物の具体例として
は塩化アルミニウム、トリメトキシアルミニウム、トリ
エトキシアルミニウム、トリプロポキシアルミニウム、
トリブトキシアルミニウム等が挙げられる。
ン(3価)、塩化アンチモン(5価)、トリメトキシア
ンチモン、トリエトキシアンチモン、トリプロポキシア
ンチモン、トリブトキシアンチモン等が挙げられる。G
a化合物の具体例としては塩化ガリウム(3価)、トリ
メトキシガリウム、トリエトキシガリウム、トリプロポ
キシガリウム、トリブトキシガリウム等が挙げられる。
そして、Ge化合物の具体例としては塩化ゲルマニウム
(4価)、テトラメトキシゲルマニウム、テトラエトキ
シゲルマニウム、テトラプロポキシゲルマニウム、テト
ラブトキシゲルマニウム等が挙げられる。
る本発明の透明導電膜IIは、前述の透明導電膜Iよりも
高い導電性を有しており、また、ITO膜に比べてエッ
チング特性に優れるとともに優れた可視光透過性を有し
ている。そして、湿気による電気抵抗値の増大はITO
膜よりも少ない。この透明導電膜IIも、液晶表示素子用
電極や太陽電池用電極等、種々の用途の電極として使用
することができる。
(In+Zn)=0.67,本焼成温度300〜600
℃) インジウム化合物として酢酸インジウムを、亜鉛化合物
として無水酢酸亜鉛を、溶剤として2−メトキシメタノ
ールを、安定化剤としてモノエタノールアミンを、基板
として石英ガラス板をそれぞれ用いて、方法Iに基づい
て以下のようにして透明導電膜Iを製造した。まず、2
−メトキシメタノール21.5gにモノエタノールアミ
ン4.6gと酢酸インジウム3.0gを添加し、10分
間攪拌混合して、透明溶液を得た。この透明溶液を攪拌
しながら、当該透明溶液に無水酢酸亜鉛0.9gを添加
し、10分間攪拌混合して、透明で均一なコーティング
溶液を調製した。このコーティング溶液におけるInと
Znの原子比はIn/(In+Zn)=0.67であ
り、InとZnの合量の濃度は0.5 mol/リットル
(4 mol%)であった。
ラス板(70×20×1.5mm)を浸漬してディップ
コーティング(コーティング速度:1.2cm/分)し
た後、電気炉を用いて500℃で10分間仮焼した。デ
ィップコーティングした後に仮焼するという前述の操作
を計10回繰り返した後、更に、500℃で1時間かけ
て本焼成した。この後、400℃で2時間真空(1×1
0-2torr)還元して、目的とする透明導電膜Iを得た。
また、表1に示すように、仮焼温度を300℃,400
℃,500℃にするとともに本焼成温度を300℃,4
00℃,600℃にした以外は全く同様にして、別途、
計3種の透明導電膜Iを得た。
膜Iは、XRD(X線回折)測定の結果より、いずれも
InとZnとの非晶質酸化物であった。なお、500℃
で本焼成して得た透明導電膜IのXRD測定結果を図1
に示す。また、各透明導電膜Iの組成をX線光電子分光
分析(XPS)で測定したところ、いずれの透明導電膜
IにおいてもInとZnの原子比はIn/(In+Z
n)=0.67であった。さらに、各透明導電膜Iの断
面の電子顕微鏡写真からその膜厚を測定したところ、い
ずれの透明導電膜Iの膜厚も200nmであった。
り測定した結果を表1に示す。また、石英ガラス板上の
各透明導電膜Iの可視光(波長550nm)透過率の測
定結果も表1に示す。さらに、各透明導電膜Iについて
40℃、90%RHの条件で耐湿性試験を行い、試験時
間1000時間後の表面抵抗をそれぞれ測定した結果も
表1に示す。
7,本焼成温度700℃) 本焼成温度を本発明の限定範囲外の温度である700℃
にした以外は、実施例1と同様にして(仮焼温度500
℃)、透明導電膜(膜厚200nm)を得た。このよう
にして得られた透明導電膜は、XRD測定の結果より結
晶質であった。また、その組成をXPSで測定したとこ
ろ、InとZnの原子比はIn/(In+Zn)=0.
67であった。この透明導電膜の表面抵抗および可視光
透過率を実施例1と同様にして測定するとともに、実施
例1と同様の耐湿性試験を行って試験時間1000時間
後の表面抵抗を実施例1と同様にして測定した。これら
の結果を表1に示す。
造例:In/(In+Zn)=0.75,本焼成温度3
00〜600℃) 2−メトキシメタノール21.91gにモノエタノール
アミン4.45gと酢酸インジウム2.97gを添加
し、10分間攪拌混合して透明溶液を得た。この透明溶
液を攪拌しながら、当該透明溶液に無水酢酸亜鉛0.6
7gを添加し、10分間攪拌混合して、透明で均一なコ
ーティング溶液を調製した。このコーティング溶液にお
けるInとZnの原子比はIn/(In+Zn)=0.
75であり、InとZnの合量の濃度は0.5 mol/リ
ットル(4 mol%)であった。この後は実施例1と同様
にして、本焼成温度が表1に示すように300℃,40
0℃,500℃,600℃と異なる計4種の透明導電膜
I(膜厚200nm)を得た。
膜Iは、XRD測定の結果より、いずれもInとZnと
の非晶質酸化物であった。また、各透明導電膜Iの組成
をXPSで測定したところ、いずれの透明導電膜Iにお
いてもInとZnの原子比はIn/(In+Zn)=
0.75であった。各透明導電膜Iの表面抵抗および可
視光透過率を実施例1と同様にして測定するとともに、
実施例1と同様の耐湿性試験を行って試験時間1000
時間後の表面抵抗を実施例1と同様にして測定した。こ
れらの結果を表1に示す。
5,本焼成温度700℃) 本焼成温度を本発明の限定範囲外の温度である700℃
にした以外は、実施例2と同様にして(仮焼温度500
℃)、透明導電膜(膜厚200nm)を得た。このよう
にして得られた透明導電膜は、XRD測定の結果より結
晶質であった。また、その組成をXPSで測定したとこ
ろ、InとZnの原子比はIn/(In+Zn)=0.
75であった。この透明導電膜の表面抵抗および可視光
透過率を実施例1と同様にして測定するとともに、実施
例1と同様の耐湿性試験を行って試験時間1000時間
後の表面抵抗を実施例1と同様にして測定した。これら
の結果を表1に示す。
造例:In/(In+Zn)=0.55,本焼成温度3
00〜600℃)) 2−メトキシメタノール21.32gにモノエタノール
アミン4.93gと酢酸インジウム2.41gを添加
し、10分間攪拌混合して透明溶液を得た。この透明溶
液を攪拌しながら、当該透明溶液に無水酢酸亜鉛1.3
4gを添加し、10分間攪拌混合して、透明で均一なコ
ーティング溶液を調製した。このコーティング溶液にお
けるInとZnの原子比はIn/(In+Zn)=0.
55であり、InとZnの合量の濃度は0.5 mol/リ
ットル(4 mol%)であった。この後は実施例1と同様
にして、本焼成温度が表1に示すように300℃,40
0℃,500℃,600℃と異なる計4種の透明導電膜
I(膜厚200nm)を得た。
膜Iは、XRD測定の結果より、いずれもInとZnと
の非晶質酸化物であった。また、各透明導電膜Iの組成
をXPSで測定したところ、いずれの透明導電膜Iにお
いてもInとZnの原子比はIn/(In+Zn)=
0.55であった。各透明導電膜Iの表面抵抗および可
視光透過率を実施例1と同様にして測定するとともに、
実施例1と同様の耐湿性試験を行って試験時間1000
時間後の表面抵抗を実施例1と同様にして測定した。こ
れらの結果を表1に示す。
5,本焼成温度700℃) 本焼成温度を本発明の限定範囲外の温度である700℃
にした以外は、実施例3と同様にして(仮焼温度500
℃)、透明導電膜(膜厚200nm)を得た。このよう
にして得られた透明導電膜は、XRD測定の結果より結
晶質であった。また、その組成をXPSで測定したとこ
ろ、InとZnの原子比はIn/(In+Zn)=0.
55であった。この透明導電膜の表面抵抗および可視光
透過率を実施例1と同様にして測定するとともに、実施
例1と同様の耐湿性試験を行って試験時間1000時間
後の表面抵抗を実施例1と同様にして測定した。これら
の結果を表1に示す。
0,本焼成温度500〜700℃) コーティング溶液におけるInとZnの原子比In/
(In+Zn)を本発明の限定範囲外である0.50と
した以外は実施例1と同様にして、透明で均一なコーテ
ィング溶液を調製した。この後、本焼成温度を表1に示
す500℃,600℃,700℃の温度とした以外は実
施例1と同様にして(仮焼温度500℃)、計3種の透
明導電膜(膜厚200nm)を得た。
成をXPSで測定したところ、いずれの透明導電膜にお
いてもInとZnの原子比はIn/(In+Zn)=
0.50であった。また、各透明導電膜の表面抵抗およ
び可視光透過率を実施例1と同様にして測定するととも
に、実施例1と同様の耐湿性試験を行って試験時間10
00時間後の表面抵抗を実施例1と同様にして測定し
た。これらの結果を表1に示す。
3,本焼成温度500℃) コーティング溶液におけるInとZnの原子比In/
(In+Zn)を本発明の限定範囲外である0.33と
した以外は実施例1と同様にして、透明で均一なコーテ
ィング溶液を調製した。この後は実施例1と同様にして
コーティング、焼成(仮焼温度500℃、本焼成温度5
00℃)および還元処理を行って、透明導電膜(膜厚2
00nm)を得た。
をXPSで測定したところ、InとZnの原子比はIn
/(In+Zn)=0.33であった。また、この透明
導電膜の表面抵抗および可視光透過率を実施例1と同様
にして測定するとともに、実施例1と同様の耐湿性試験
を行って試験時間1000時間後の表面抵抗を実施例1
と同様にして測定した。これらの結果を表1に示す。
0,本焼成温度500〜700℃) コーティング溶液におけるInとZnの原子比In/
(In+Zn)を本発明の限定範囲外である0.80と
した以外は実施例1と同様にして、透明で均一なコーテ
ィング溶液を調製した。この後は比較例4と同様にし
て、計3種の透明導電膜(膜厚200nm)を得た。
成をXPSで測定したところ、いずれの透明導電膜にお
いてもInとZnの原子比はIn/(In+Zn)=
0.80であった。また、各透明導電膜の表面抵抗およ
び可視光透過率を実施例1と同様にして測定するととも
に、実施例1と同様の耐湿性試験を行って試験時間10
00時間後の表面抵抗を実施例1と同様にして測定し
た。これらの結果を表1に示す。
0,本焼成温度500℃) コーティング溶液におけるInとZnの原子比In/
(In+Zn)を本発明の限定範囲外である0.90と
した以外は実施例1と同様にして、透明で均一なコーテ
ィング溶液を調製した。この後は比較例5と同様にし
て、透明導電膜(膜厚200nm)を得た。
をXPSで測定したところ、InとZnの原子比はIn
/(In+Zn)=0.90であった。また、この透明
導電膜の表面抵抗および可視光透過率を実施例1と同様
にして測定するとともに、実施例1と同様の耐湿性試験
を行って試験時間1000時間後の表面抵抗を実施例1
と同様にして測定した。これらの結果を表1に示す。
0,酸化インジウム薄膜) 2−メトキシメタノール22.2gにモノエタノールア
ミン4.0gと酢酸インジウム3.8gを添加し、10
分間攪拌混合して、透明で均一なコーティング溶液を調
製した。このコーティング溶液におけるIn濃度は4 m
ol%であった。この後は比較例5と同様にして、酸化イ
ンジウム薄膜(膜厚200nm)を得た。このようにし
て得られた酸化インジウム薄膜の表面抵抗および可視光
透過率を実施例1と同様にして測定するとともに、実施
例1と同様の耐湿性試験を行って試験時間1000時間
後の表面抵抗を実施例1と同様にして測定した。これら
の結果を表1に示す。
0.16g添加した以外は比較例8と同様に実施して、
ITO薄膜(Sn4at%,膜厚200nm)を得た。こ
のようにして得られたITO薄膜の表面抵抗および可視
光透過率を実施例1と同様にして測定するとともに、実
施例1と同様の耐湿性試験を行って試験時間1000時
間後の表面抵抗を実施例1と同様にして測定した。これ
らの結果を表1に示す。
Zn)が0.55〜0.75の非晶質酸化物からなる実
施例1〜実施例3の各透明導電膜Iは、比較例9のIT
O膜と同等以上の導電性を有している。また、これら実
施例1〜実施例3の各透明導電膜Iはいずれも優れた可
視光透過率を有している。さらに、実施例1〜実施例3
の各透明導電膜Iの表面抵抗は、耐湿性試験の前後でほ
とんど変化がない。このことから、実施例1〜実施例3
の各透明導電膜Iは耐湿性に優れていることがわかる。
また、実施例1〜実施例3の各透明導電膜Iは、ITO
膜よりもエッチング特性に優れていることが確認され
た。
(In+Zn)が0.55〜0.75であっても結晶質
酸化物からなる比較例1〜比較例3の各透明導電膜の導
電性は極めて低い。また、In/(In+Zn)が本発
明の限定範囲外である比較例4〜比較例7の透明導電膜
は、表1から明らかなように、出発原料の種類、焼成条
件および還元条件が同一である実施例の透明導電膜Iよ
りも導電性に劣る。そして、比較例8の酸化インジウム
薄膜は導電性および耐湿性の点で実施例1〜実施例3の
各透明導電膜Iよりも劣り、比較例9のITO膜は優れ
た導電性および可視光透過率を有しているものの、耐湿
性については実施例1〜実施例3の各透明導電膜Iより
も劣ることが明らかである。
造例) インジウム化合物として酢酸インジウムを、亜鉛化合物
として無水酢酸亜鉛を、第3元素化合物としてジブトキ
シ錫を、溶剤として2−メトキシメタノールを、安定化
剤としてモノエタノールアミンを、基板として石英ガラ
ス板をそれぞれ用いて、方法IIに基づいて以下のように
して透明導電膜IIを製造した。まず、2−メトキシメタ
ノールと、モノエタノールアミンと、酢酸インジウム
と、無水酢酸亜鉛とを用いて、実施例1と全く同様にし
て透明で均一な溶液30g(実施例1のコーティング溶
液に相当)を調製した。次に、この溶液にジブトキシ錫
0.16gを添加し、10分間攪拌混合して、透明で均
一なコーティング溶液を調製した。このコーティング溶
液におけるInとZnの原子比はIn/(In+Zn)
=0.67、InとZnとSnの合量に対するSnの割
合{[Sn/(In+Zn+Sn)]×100}は4at
%、InとZnとSnの合量の濃度は0.5 mol/リッ
トル(4 mol%)であった。
ス板(コーニング社製7059:70×20×1.5m
m)を浸漬し、実施例1と同条件でディップコーティン
グした後、電気炉を用いて500℃で10分間仮焼し
た。ディップコーティングした後に仮焼するという前述
の操作を計10回繰り返した後、更に、500℃で1時
間かけて本焼成した。この後、400℃で2時間真空
(1×10-2torr)還元して、目的とする透明導電膜II
(膜厚200nm)を得た。
XRD測定の結果より、InとZnとSnとの非晶質酸
化物であった。また、得られた透明導電膜IIの表面抵抗
および可視光透過率を実施例1と同様にして測定すると
ともに、実施例1と同様の耐湿性試験を行って試験時間
1000時間後の表面抵抗を実施例1と同様にして測定
した。これらの結果を表2に示す。
造例) ジブトキシ錫に代えてトリブトキシアルミニウム0.1
5gを用いた以外は実施例4と全く同様にしてコーティ
ング溶液{In/(In+Zn)=0.67、[Al/
(In+Zn+Al)]×100=4at%、InとZn
とAlの合量の濃度=0.5 mol/リットル(4 mol
%)}を調製し、このコーティング溶液を用いて実施例
4と全く同様にして透明導電膜II(膜厚200nm)を
得た。
XRD測定の結果より、InとZnとAlとの非晶質酸
化物であった。また、得られた透明導電膜IIの表面抵抗
および可視光透過率を実施例1と同様にして測定すると
ともに、実施例1と同様の耐湿性試験を行って試験時間
1000時間後の表面抵抗を実施例1と同様にして測定
した。これらの結果を表2に示す。
造例) ジブトキシ錫に代えてトリブトキシアンチモン0.21
gを用いた以外は実施例4と全く同様にしてコーティン
グ溶液{In/(In+Zn)=0.67、[Sb/
(In+Zn+Sb)]×100=4at%、InとZn
とSbの合量の濃度=0.5 mol/リットル(4 mol
%)}を調製し、このコーティング溶液を用いて実施例
4と全く同様にして透明導電膜II(膜厚200nm)を
得た。
XRD測定の結果より、InとZnとSbとの非晶質酸
化物であった。また、得られた透明導電膜IIの表面抵抗
および可視光透過率を実施例1と同様にして測定すると
ともに、実施例1と同様の耐湿性試験を行って試験時間
1000時間後の表面抵抗を実施例1と同様にして測定
した。これらの結果を表2に示す。
造例) ジブトキシ錫に代えて塩化ガリウム(3価)0.11g
を用いた以外は実施例4と全く同様にしてコーティング
溶液{In/(In+Zn)=0.67、[Ga/(I
n+Zn+Ga)]×100=4at%、InとZnとG
aの合量の濃度=0.5 mol/リットル(4 mol%)}
を調製し、このコーティング溶液を用いて実施例4と全
く同様にして透明導電膜II(膜厚200nm)を得た。
XRD測定の結果より、InとZnとGaとの非晶質酸
化物であった。また、得られた透明導電膜IIの表面抵抗
および可視光透過率を実施例1と同様にして測定すると
ともに、実施例1と同様の耐湿性試験を行って試験時間
1000時間後の表面抵抗を実施例1と同様にして測定
した。これらの結果を表2に示す。
造例) ジブトキシ錫に代えてテトラプロポキシゲルマニウム
0.15gを用いた以外は実施例4と全く同様にしてコ
ーティング溶液{In/(In+Zn)=0.67、
[Ge/(In+Zn+Ge)]×100=4at%、I
nとZnとGeの合量の濃度=0.5 mol/リットル
(4 mol%)}を調製し、このコーティング溶液を用い
て実施例4と全く同様にして透明導電膜II(膜厚200
nm)を得た。
XRD測定の結果より、InとZnとGeとの非晶質酸
化物であった。また、得られた透明導電膜IIの表面抵抗
および可視光透過率を実施例1と同様にして測定すると
ともに、実施例1と同様の耐湿性試験を行って試験時間
1000時間後の表面抵抗を実施例1と同様にして測定
した。これらの結果を表2に示す。
3元素(Sn、Al、Sb、GaまたはGe)との非晶
質酸化物からなる実施例4〜実施例8の各透明導電膜II
は、第3元素を含有していない実施例1〜実施例3の各
透明導電膜Iよりも更に高い導電性を有している。ま
た、これら実施例4〜実施例8の各透明導電膜IIはいず
れも優れた可視光透過率を有している。さらに、実施例
4〜実施例8の各透明導電膜IIの表面抵抗は、耐湿性試
験の前後でほとんど変化がない。このことから、実施例
4〜実施例8の各透明導電膜IIは耐湿性に優れているこ
とがわかる。また、実施例4〜実施例8の各透明導電膜
IIは、ITO膜よりもエッチング特性に優れていること
が確認された。
膜はITO膜に比べてエッチング特性に優れるとともに
ITO膜と同等の導電性を有し、かつITO膜よりも耐
湿性に優れている。したがって、本発明によれば耐久性
の向上した透明導電膜を提供することが可能になる。
500℃,本焼成温度500℃)についてのXRD測定
の結果を示すグラフである。
Claims (4)
- 【請求項1】 インジウムと亜鉛との非晶質酸化物から
なり、InとZnの原子比がIn/(In+Zn)=
0.55〜0.75であることを特徴とする透明導電
膜。 - 【請求項2】 インジウムと亜鉛、およびSn,Al,
Sb,GaおよびGeからなる群より選択される少なく
とも1種の第3元素との非晶質酸化物からなり、Inと
Znの原子比がIn/(In+Zn)=0.55〜0.
75で、InとZnと第3元素の合量に対する前記第3
元素の割合が20at%以下であることを特徴とする透明
導電膜。 - 【請求項3】 インジウム化合物および亜鉛化合物をI
nとZnの原子比がIn/(In+Zn)=0.55〜
0.75になる割合で溶解させたコーティング溶液を調
製し、このコーティング溶液を基板に塗布して300〜
650℃で焼成した後に還元処理して非晶質の透明導電
膜を得ることを特徴とする透明導電膜の製造方法。 - 【請求項4】 インジウム化合物と亜鉛化合物、および
Sn化合物,Al化合物,Sb化合物,Ga化合物およ
びGe化合物からなる群より選択される少なくとも1種
の第3元素化合物とを、InとZnの原子比がIn/
(In+Zn)=0.55〜0.75で、InとZnと
第3元素の合量に対する前記第3元素の割合が20at%
以下になる割合で溶解させたコーティング溶液を調製
し、このコーティング溶液を基板に塗布して300〜6
50℃で焼成した後に還元処理して非晶質の透明導電膜
を得ることを特徴とする透明導電膜の製造方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19048093A JP3834339B2 (ja) | 1992-12-15 | 1993-07-30 | 透明導電膜およびその製造方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP4-334731 | 1992-12-15 | ||
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Family
ID=26506115
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| JP19048093A Expired - Lifetime JP3834339B2 (ja) | 1992-12-15 | 1993-07-30 | 透明導電膜およびその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3834339B2 (ja) |
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-
1993
- 1993-07-30 JP JP19048093A patent/JP3834339B2/ja not_active Expired - Lifetime
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